Истраживачи са Универзитета примењених наука Ханзе Гронинген у Холандији су по први пут истражили како комбиновати производњу водоника иСистем за складиштење енергије батеријеса кровном ПВ енергијом или малим ветротурбинамаСамостални фотонапонски системза домаћинства.
„Према нашим сазнањима, ниједна објављена студија није користила систем водоника као главно складиште приликом хибридизације обновљивих извора енергије са батеријама и, што је најважније, ниједна студија није разматрала променљиве захтеве за покретање електролизера са протонском измењивачком мембраном (ПЕМ) за водоник. производња и складиштење при пројектовању система обновљивих извора енергије ван мреже“, навела је група, додајући да је предвиђено да се батерије користе како би се избегло смањење када производња водоника не може бити приоритет.
Научници су објаснили да водоникХибридни фотонапонски системзасновани на ПЕМ електролизи нуде предност што су системи са брзим одзивом, погодни за системе за складиштење где систем водоника делује као главна јединица за складиштење у комбинацији са батеријом као секундарним складиштем. Такође су нагласили, међутим, да водоник који настаје електролизом треба да се осуши и пречисти од трагова воде и кисеоника пре него што се може користити.
Предложени систем је намењен за складиштење вишка соларне енергије, при чему батерија делује као примарна јединица за складиштење само када производња водоника није одмах доступна. Састоји се од ПЕМ система за електролизу водоника од 4,5 кВ, резервоара за складиштење водоника 0,85 м3, јединице за пречишћавање 0,8 кВ, ПЕМ водоничне горивне ћелије и литијум-јонске батерије. „Горивна ћелија може само да снабдева струјом директно потрошача и не пуни батерију нити подржава електролизатор“, објаснили су академици. „Електролизер и горивна ћелија захтевају деминерализовану воду и ваздух за рад.
Систем се такође ослања на вентил за контролу притиска за подешавање излазног притиска водоника, који се може подесити на скоро 50 бара без спољних средстава. Такође је у стању да одржава електролизатор у раду када је вишак соларне енергије довољно близу минималној снази електролизера и очекивани вишак снаге у наредних 10 минута је релативно висок. „Користи батерију за складиштење енергије када је снага или трајање енергије из обновљивих извора недовољно да би се систем електролизера покренуо и функционисао“, рекли су научници.
Истраживачка група је симулирала перформансе система преко Питхон софтвера и користила вишеструке улазе да би одлучила како да складишти електричну енергију када постоји вишак. Претпоставили су да ће систем бити распоређен у типичној самостојећој холандској кући са годишњом потражњом од 4 МВх.
Симулација је показала да најбоља конфигурација система за ПВ извор укључује соларну мрежу од 2,65 кВ са углом нагиба од 35 степени и углом азимута од 180 степени. Претпоставља се да је цена фотонапонског система 1.317 евра (1.430 долара)/кВ, док је цена електролизера и горивне ћелије процењена на 9.677 евра и 7.500 евра, респективно. Цена резервоара за водоник је назначена на 1.915 евра, а за батерију од 2,93 кВ претпостављено је да износи 372,5 евра/кВх.
Анализа је показала да ни у ком случају електролизер није могао да ради на својој максималној номиналној снази, што значи да се може смањити, чиме се смањују трошкови система, подвукли су истраживачи. „Анализа осетљивости на варирање називне снаге електролизера показала је да је електролизер номиналне снаге између 1.550 В и 2,000 В адекватнији и исплативији за конфигурацију основног случаја дефинисаног у овој студији “, објаснили су даље, додајући да је оптималан капацитет батерије идентификован на око 3 кВ.
Серија симулација је такође показала да је ослањање искључиво на енергију ветра исплативије него коришћење само соларне енергије, док је комбинација два извора дала најбоље резултате. „Енергија коју захтева јединица за пречишћавање може се сматрати занемарљивом за све сценарије“, додали су академици, напомињући да би будућа истраживања требало да тестирају предложено решење у већем обиму или у систему који интегрише производњу топлоте.
